2. Металлы.

2.1. Металлические сплавы

Применение чистых металлов в промышленности крайне ограничено. Их использование не всегда экономически выгодно, часто они не отвечают требуемым свойствам. В металлах не всегда сочетаются одновременно несколько необходимых свойств. Их прочность невысока, имеют высокий коэффициент теплового расширения.

Сплавы в отличие от чистых металлов можно получить почти с любыми заданными свойствами.

2.2. Строение сплавов.

Сплавом называется материал, полученный сплавлением двух или более металлов. Металлический сплав получают сплавлением металлов или преимущественно металлов с неметаллами. При этом металлический сплав обладает комплексом характерных металлических свойств. Вещества, которые образуют сплав, называются компонентами. Компонент, количественно преобладающий в сплаве, называется основным. Сплавы часто называет по основному компоненту: медные, алюминиевые, магниевые и т.д. По числу компонентов различают двухкомпонентные, (двойные) трёхкомпонентные (тройные) четырёхкомпонентные и многокомпонентные сплавы.

Фазой называют однородную часть сплава, характеризующуюся определённым составом и строением и отделённую от других частей сплава поверхностью раздела, при переходе через которую состав или строение вещества изменяется скачкообразно.

Под структурой понимают форму, размер и характер взаимного расположения фаз в сплавах.

Структурными составляющими называют обособленные части сплава, имеющие одинаковые строения с присущими им характерными особенностями. Структурными составляющими могут быть как фазы, так и смеси фаз.

Строение сплава зависит от того, как взаимодействуют между собой компоненты. В расплавленном состоянии в большинстве случаев сплавы представляют собой однородные жидкие растворы, то есть компоненты неограниченно растворяются друг в друге. В твёрдом состоянии компоненты могут никак не взаимодействовать, либо взаимодействовать с образованием твёрдого раствора или химического соединения. Поэтому в сплавах могут образовываться следующие фазы: жидкие растворы, твёрдые растворы, чистые компоненты, химические соединения. По строению в твёрдом состоянии все сплавы подразделяются на три основных типа: механические смеси, химические соединения и твёрдые растворы.

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется, если они не способны к взаимодействию или взаимному растворению. Каждый компонент при этом кристаллизуется в свою кристаллическую решётку. Структура таких механических смесей неоднородна, состоит из отдельных зёрен компонента А и компонента В. Свойства механических смесей зависит от количественного соотношения компонентов: чем больше в сплаве данного компонента, тем ближе к его свойствам смеси. Обычно механические смеси образуют металлы, заметно отличающиеся друг от друга по атомному объёму и по температуре плавления. Механические смеси не обязательно состоят из чистых компонентов. Образовывать механические смеси могут также твёрдые растворы и химические соединения.

Химическое соединение образуется, когда компоненты сплава А и В вступают в химическое взаимодействие. Химическое соединение имеет свою кристаллическую решётку, отличную от кристаллических решёток компонентов. Свойства химического соединения резко отличается от свойств образующих его компонентов.

При образовании твёрдого раствора атомы одного компонента входят в кристаллическую решётку другого. Твёрдые растворы могут быть твёрдыми растворами замещения и твёрдыми растворами внедрения. Твёрдые растворы замещения образуются в результате частичного замещения атомов кристаллической решётки одного компонента атомами второго. Твёрдые растворы внедрения образуются, когда атомы растворённого компонента внедряются в кристаллическую решётку компонента-растворителя. Твёрдый раствор имеет однородную структуру, одну кристаллическую решётку. В отличие от химического соединения твёрдый раствор существует не при строго определённом соотношении компонентов, а в интервале концентраций. Различают твёрдые растворы с ограниченной и неограниченной растворимостью. Неограниченная растворимость возможна только в твёрдых растворах замещения, а ограниченная растворимость бывает как в твёрдых растворах замещения, так и твёрдых растворах внедрения.